共转录因子CITED1在甲状旁腺激素调控骨骼代谢中的机理研究

Osteoporosis (OP) is one of the many bone metabolism disorders, which is a serious threat to all human health. The mechanism of the disease is not clear yet, therefore poor prevention and treatment effect still bother among population. Parathyroid hormone (PTH) is currently the only confirmed medicine which has curative effect against osteoporosis by increasing bone mass regulation. CITED1 is a transcription factor, which was found in previous studies involved in bone metabolism relative signal transduction. The mechanism, however, is not clear neither. Our previous study found that PTH can significantly promote the expression and function of CITED1. Furthermore, it is also found that CITED1 could contribute in the regulation of skeletal metabolism process through interaction with PTH pharmacology as well as its own inherent function. On the basis, this study aimed to screen out potential interactive proteins and corresponding genes with bioinformatic method and yeast double-hybrid technique, to confirm the effect of CITED1 on the balance of osteoblast/osteoclast system in the cells; and to establish animal models exploring the intermittent low-dose effect of promoting osteogenesis and the continuous large-dose effect of bone resorption. The pathway of signal transduction is going to be drawn with the description of CITED1 in its interactive effect with PTH as well as its inherent characteristics. Therefore the bone metabolism balancing and bone mass regulation effects of PTH are going to be further illuminated. This study will contribute in the understanding of mechanism and application of PTH in bone metabolism regulation and the management of osteoporosis.

骨质疏松是一种目前机制不明的骨代谢失调疾病，现有预防治疗效果欠佳。甲状旁腺激素（PTH）是目前唯一证实可以通过增加骨量治疗骨质疏松的药物。生物信息学及部分实验证明共转录因子CITED1在PTH调节骨骼代谢中起到作用。本研究提出这一现象的机制假设：CITED1充当PTH成骨作用的负反馈抑制剂，抑制cAMP/PKA信号通路，PTH通过双重负向调节作用增加骨量。拟通过生物信息学和酵母双杂交技术筛选与CITED1结合的蛋白及其基因；从细胞层面上证实并分析CITED1对成骨平衡的调节作用；建立动物模型研究CITED1在间断小剂量PTH以成骨为主的调节及连续大剂量PTH以破骨为主的调节中的影响。通过研究PTH与CITED1在骨骼代谢中的交互作用，描绘相应的信号传导通路及模式调控机制图，揭示PTH在调节骨质沉积、增加骨量方面的作用。该研究将帮助理解骨骼代谢平衡，阐明PTH治疗骨质疏松机制并指导临床治疗。

随着社会老龄化，骨质疏松症的患病率逐年增高，现有预防治疗效果欠佳。甲状旁腺激素（PTH）是目前唯一证实可以通过增加骨量治疗骨质疏松的药物，其目前的主要研究方向在于人工合成的PTH模拟物。生物信息学及部分实验证明共转录因子CITED1在PTH调节骨骼代谢中起到作用。本研究提出这一现象的机制假设：CITED1充当PTH成骨作用的负反馈抑制剂，抑制cAMP/PKA信号通路，PTH通过双重负向调节作用增加骨量。本课题研究计划要点主要在以下两个方面：①共转录因子CITED1调节骨组织代谢的机理；②CITED1影响PTH成骨和/或破骨功能的研究。我们基本完成了研究目标：①共转录因子CITED1调节骨组织代谢的机理的方面，我们构建了CITED1-KO的小鼠，对比WT小鼠，我们观察到5周龄KO小鼠股骨参数显著高于WT小鼠，有明显的差异；外周血血清中成骨相关指标浓度均显著高于WT小鼠，而破骨代谢水平相关指标浓度显著低于WT小鼠。从细胞层面上证实并分析CITED1对成骨平衡的调节作用；KO小鼠颅骨成骨细胞中OC和成骨表达较WT小鼠显著增加；同时，KO小鼠颅骨成骨细胞中促进破骨相关指标表达较WT小鼠显著降低。阐述了CITED1在小鼠骨代谢中的调控作用；②CITED1影响PTH成骨和/或破骨功能的研究。我们完成了验证PTH在动物体内的增加骨量的作用，并且在体外构建了成骨细胞模型，基于结果得出理论结论：PTH可能通过cAMP/PKA信号通路促进共转录因子CITED1出入细胞核，并特异性地调节OC及成骨相关基因表达，参与骨代谢的调节。基于结果得出理论结论：PTH可能通过cAMP/PKA信号通路促进共转录因子CITED1出入细胞核，并特异性地调节OC及成骨相关基因表达，参与骨代谢的调节。在本研究中，我们阐述了CITED1在小鼠骨代谢中的调控作用，为未来基因治疗的提供新的理论依据；未来将进一步探究CITED1在调控骨骼代谢中的关键功能位点，寻找治疗骨质疏松症等的药物研发过程中提供有相对价值的作用靶点和功能位点，为骨质疏松症的治疗提供一定的理论基础。